CN1384226A - 连铸结晶器铜板工作面电镀镍钴合金工艺 - Google Patents

Abstract

连铸结晶器铜板工作面电镀镍钴合金工艺,目的为适应连铸高拉速工艺的发展,工艺特点在于强化镀前处理,即化学清洗、喷砂拉毛、电解去油、硝酸及盐酸喷淋活化。下镀前安装特殊阴极保护装置,电镀采用硫酸盐体系工艺,为提高镀层质量,降低镀层应力,对电镀阳极材料进行调整,并采用了添加剂L201,本方法镀层与基体结合力极强,硬度与高温韧性好,软化温度高,高温性能更适应于连铸工艺,为日后连铸结晶器铜板工作面所必然选用的镀层材料。

Description

连铸结晶器铜板工作面电镀镍钴合金工艺

本发明涉及板坯、大方坯、异形坯连铸结晶器铜板工作面电镀镍钴合金工艺。

目前国内外连续铸钢结晶器铜板工作面电镀材料主要为镍铁合金与镍铬复合镀层，基本可适应现有连铸工艺要求，随着炼钢工业的飞速发展，板坯连铸拉速不断提高，需寻求一种性能与之更适应的电镀材料，近年日本、美国等发达国家，研制并少量试用了镍钴合金镀层板；其特点为：镀层受热后表层陶瓷化，随着温度上升，表层陶瓷化逐淅加厚；增加了钢水滑动性，并避免因钢水飞沫所产生的粘结现象；软化温度高，在较高温状态下仍能形成稳定的高硬度及耐磨表层；磨擦系数较低，可减轻铜板与铸坯间颤动阻抗；镀层金属的硫化物比镍硫化物有更高溶解温度，不易在结晶晶界析出，故铜板镀层不会产生热裂纹；与母材结合力强；最适合于板坯高拉速连铸机，即适用于铜板表面温度较高和缓冷却型结晶器铜板。

本发明之目的为提供一种连铸结晶器铜板上电镀镍钴合金方法，适应于高效连铸以及目前各类型钢厂工艺条件。

本发明其工艺为化学清洗、喷砂拉毛、电解去油、硝酸及盐酸喷淋活化，下镀前安装特殊阴极保护装置，电镀采用硫酸盐体系工艺，为提高镀层质量，降低镀层应力，对电镀阳极材料进行调整，并采用了添加剂L201。

本发明工艺条件如下：

机加后铜板母材首先采用丙酮清洗，清洗掉机加时的油污与细沫杂物，再经喷砂拉毛处理，砂粒为6-14目硬质石英砂，空压机为无油空压机，风压0.4-0.6Mpa，铜板面残余油垢经电解阴极除油，电解液组成与条件为：

NaOH                           10-25g/L

Na₂CO₃                       20-35g/L

NaPO₄.12HO                    30-40g/L

温度                           70-80℃

电流密度                       4-8A/dm²

为消除铜板表面氧化膜，电解后喷淋65％浓度硝酸，以及30％浓度盐酸来活化铜板，其反应原理为

铜板电镀用工装及阴极保护装置，为不锈钢与非金属材料组合件，根据电镀过程特性与最终达到至要求设计。其目的为使铜板上口镀层硬度较低，下口硬度高，硬度从上口至下口逐淅升高。

电镀液组成与工艺条件为：

硫酸镍                       180-220g/L

氯化镍                       4-8g/L

硫酸钴                       3-4g/L

硼酸                         30-40g/L

十二烷基硫酸钠               0.02-0.10g/L

L201                         8-20ml/L

温度                         50-60℃

PH                           4-5

电流密度                     1.5-2.5A/dm²

S阴∶S阳                     1∶1-1∶3

阴极移动速度                 0.8m/min

添加剂L201用香豆素、甲醛与糖精按5∶15∶65克配制成1升水溶液，其主要作用为消除镀层应力，同时也可细化晶粒，阳极使用含硫活性镍扣。

本发明之特点为：

1、强化镀前处理，增加有机溶剂除油，即在喷砂拉毛前进行丙酮清洗，除去铜板上油垢与细微杂物，防止其在喷砂中镶嵌于铜板面上。电解去油并不能彻底清除掉这些杂物；另外铜板不清洗进行电解去油，铜板上油污杂物全部进入电解槽，易对铜板产生二次污染，增加了丙酮去油，可避免上述现象产生；

铜板表面的氧化膜会影响镀层结合力，因此必须在下镀前进行活化处理，本发明采用二次活化，先用浓硝酸喷淋、快速冲洗，因硝酸喷淋后铜板表面快速形成一极薄氧化层，再用盐酸喷淋后，快速用蒸馏水洗净，可彻底除去铜板表面的氧化铜膜。

采用无油空压机供风喷砂，尽可能避免了油气对铜板污染，以上措施有效地增强了镀层与母材结合强度，堵绝了在拉钢过程中的镀层剥落现象。

2、独特的阴极保护装置，使铜板上口镀层硬度低，HV＝200左右，下口硬度高，HV＝400左右，从铜板上口至下口硬度逐步升高，其适合于连续铸钢过程的特性；结晶器上口为高温钢水区；即为热交换区，若镀层硬度高、韧性即相对较差，在高温作用下易产生裂纹，而影响使用，同时上口钢水形成的坯壳薄，不会对镀层产生较大的磨损，低硬度更为适应，结晶器下口随着钢坯壳厚度增加，外表硬度升高，对铜板磨损加剧，为高磨损区，硬度高才能达到耐磨、寿命长要求，同时下口温度相对较低，高硬度时不会产生裂纹。

阴极保护装置为不锈钢与硬质塑料制成，根据尖端放电与阴极屏蔽原理，调整其周边及表面与铜板的相对距离，而达到上述理想硬度变化之目的。同时也控制了上口至下口的电镀速度变化，上口电镀速度慢，镀层较薄，下口速度快，镀层较厚，也适合铜板镀层上薄下厚的要求。

3、采用含硫活性镍扣作为阳极，在电镀过程中易溶，表面不易钝化，因此可降低镀液中氯化镍用量，即可降低镀液中氯离子含量，氯化镍为活化剂，但其所产生的氯离子会导致镀层应力增加，使镀层发脆，韧性降低，氯化镍用量降低可改善镀层质量，提高其高温机械性能。

4、L201为香豆素、甲醛与糖精的混合物，本发明中电镀采用的为硫酸盐体系工艺，镀层有应力，随着镀层厚度增加，应力也相应提高，在镀后机加切削中，或者在铸钢使用过程中镀层产生裂纹，造成铜板损伤或产生漏钢事故。L201中香豆素属光亮镀镍中的第II类光亮剂，甲醛与糖精属第I类光亮剂，在镍钴合金电镀中同时使用，可得到平整性好，内应力得以控制的镀层，L201亦为镍钴电镀柔软剂，本发明中电镀为硫酸盐体系工艺，镀层产生张应力，L201在电镀中产生压应力，应力相互抵消，而提高镀层韧性，同时上述添加剂还有细化晶粒，组织致密，镀层面光滑之作用。

5、镀液相对硫酸盐体系采用较高PH值，减少了镀层析氢，降低了镀层酥脆性。

由于上述技术措施，镀层的基本性能为含钴4.5-5.5％，镀层硬度自上口至下口HV＝200-400，表面看其硬度值低于镍铁合金，但其软化温度高，大于600℃，在高温条件下仍基本保证其硬度，结合力250-300Mpa，内应力0-100Mpa，延伸率10-20％，产品已梅钢、太钢试用，尤其适合飞速发展的高效连铸。

Claims (6)

1、一种连铸结晶铜板工作面电镀镍钴合金工艺，其工艺为化学清洗、喷砂拉毛、电解去油、硝酸及盐酸喷淋活化，下镀前安装特殊阴极保护装置，电镀采用硫酸盐体系工艺，为提高镀层质量，降低镀层应力，对电镀阳极材料进行调整，并采用了添加剂L201。

2、根据权利要求1所述的连铸结晶铜板工作面电镀镍钴合金工艺，其特征在于化学去油，即采用丙酮去油，喷砂拉毛采用无油空压机，砂粒为6-14目硬质石英砂，活化喷淋先用硝酸，再用盐酸。

3、根据权利要求1所述的连铸结晶铜板工作面电镀镍钴合金工艺，其特征在于阴极保护装置，采用不锈钢与非金属材料制成。

4、根据权利要求1所述的连铸结晶铜板工作面电镀镍钴合金工艺，其特征在于阳极材料为含硫活性镍扣。

5、根据权利要求1所述的连铸结晶铜板工作面电镀镍钴合金工艺，其特征在于添加剂L201为香豆素、甲醛与糖精按5∶15∶65克配制成1升水溶液。

6、根据权利要求1所述的连铸结晶铜板工作面电镀镍钴合金工艺，其特征在于电镀液组成与工艺条件为：

硫酸镍                 180-220g/L

氯化镍                 4-8g/L

硫酸钴                 3-4g/L

硼酸                   30-40g/L

十二烷基硫酸钠          0.02-0.10g/L

L201                   8-20ml/L

温度                   50-60℃

PH                     4-5

电流密度               1.5-2.5A/dm

S阴∶S阳               1∶1-1∶3

阴极移动速度           0.8m/min